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Mittwoch, 22.08.2018
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Rätsel des "untoten" Sterns gelöst?

Verborgener Dritter könnte die ungewöhnliche Explosion von Eta Carinae erklären

"Unmögliche" Explosion: Eigentlich dürfte der Stern Eta Carinae nicht mehr existieren, denn er erlebte vor 170 Jahren eine Supernova – so schien es zumindest. Trotzdem überstand der Stern diese Mega-Explosion. Warum, haben nun Astronomen herausgefunden. Demnach muss es damals einen dritten Sternenpartner in diesem System gegeben haben, der mit Eta Carinae verschmolz und die Explosion so "unmöglich" stark machte.
Gewaltige Schockwelle: Die Explosion im Sternsyssem Eta Carinae war so heftig wie eine Supernova - trotzdem überlebte der Stern.

Gewaltige Schockwelle: Die Explosion im Sternsyssem Eta Carinae war so heftig wie eine Supernova - trotzdem überlebte der Stern.

Es war ein dramatisches Himmelsereignis: Vor rund 170 Jahren durchlebte der zuvor eher unauffällige Stern Eta Carinae eine dramatische Explosion. Sie machte das 7.500 Lichtjahre entfernten Doppelsternsystem zwischen 1837 und 1859 zum zweithellsten Stern am Nachthimmel. Bei dieser Explosion wurden mehr als zehn Sonnenmassen Material ins All geschleudert, sie bilden heute den hantelförmigen Homunculus-Nebel.

Der Stern, der nicht sterben wollte


Seltsam nur: Die historische Explosion setzte so viel Energie frei wie sonst nur eine Supernova. Doch bei dieser wird der Stern normalerweise komplett zerstört, es bleibt nur ein Neutronenstern oder Schwarzes Loch übrig. Nicht so bei Eta Carinae: Scheinbar völlig unbeeindruckt von der Mega-Explosion blieben beide Sternenpartner – ein Riesenstern von rund 90 Sonnenmassen und sein kleinerer Partner von rund 30 Sonnenmassen - erhalten.

Wie war das möglich? Bisher blieb dies ein Rätsel. Zwar hatten die Astronomen des 19. Jahrhunderts die Explosion dokumentiert, ihre Teleskope waren aber nicht leistungsstark genug, um Einzelheiten zu zeigen. Heute verfügen die Forscher zwar über entsprechende Instrumente, aber die Lichtsignale der Explosion sind längst an unserer Erde vorübergerast – oder doch nicht?


Das bei der Explosion ausgeworfene Material bildete den hantelförmigen Homunculus-Nebel

Das bei der Explosion ausgeworfene Material bildete den hantelförmigen Homunculus-Nebel

Lichtsignale mit Verspätung


Ein kosmischer Glücksfall hat Astronomen jetzt eine "Zeitreise" zurück zur Explosion ermöglicht. Denn einige Strahlenanteile der damaligen Katastrophe wurden von interstellarem Staubwolken reflektiert und mehrfach hin- und hergeworfen. Dadurch haben diese "Lichtechos" die Erde erst jetzt erreicht – und Nathan Smith von der University of Arizona und seine Kollegen konnten sie mit modernsten Teleskopen analysieren.

"Ein Lichtecho ist das nächstbeste Äquivalent zu einer Zeitreise", sagt Smith. "Sie geben uns die Chance, das Rätsel dieser mysteriösen Sterneneruption zu lösen." Gleichzeitig können die Forscher die Informationen aus den verzögerten Lichtechos mit dem Material vergleichen, das damals ausgeworfen wurde und heute den Homunculus-Nebel bildet.

Woher kam die Energie?


Die neuen Analysen enthüllten: Die Explosion von Eta Carinae schleuderte Material mit 150 und 600 Kilometern pro Sekunde ins All hinaus, aber auch einiges mit dem hohen Tempo 10.000 bis 20.000 Kilometern pro Sekunde. "Solche hohen Geschwindigkeiten sehen wir sonst nur bei Supernova-Explosionen, wenn der Stern zerstört wird", sagt Smith. Das bestätigt, das die damalige Explosion tatsächlich ungewöhnlich stark war.


Doch was für eine Explosion war das? Und wie konnte Eta Carinae sie überstehen? "Irgendetwas muss damals in kurzer Zeit eine Menge Energie in den Stern gepumpt haben", erklärt Smith. "Die einfachste Erklärung dafür wäre eine Schockwelle, die den Stern verlässt und dann Material auf ein so hohes Tempo beschleunigt."

Vorgeschichte und Ablauf der Explosion in Eta Carinae

Vorgeschichte und Ablauf der Explosion in Eta Carinae

Verschmelzung mit drittem im Bunde


Des Rätsels Lösung könnte die Verschmelzung des Hauptsterns von Eta Carinae mit einem dritten, heute nicht mehr existierenden Partner liefern, wie die Astronomen erklären. Demnach könnten sich vor der großen Explosion zwei massereiche Sterne nah umkreist haben, ein kleinerer kreiste in etwas größerem Abstand. Die beiden Innensterne kamen sich dabei allmählich so nahe, dass einer dem anderen Material absaugte.

Von dem einen Innenstern blieb nach einiger Zeit nur noch der Heliumkern übrig, während sein Partner zu einem wahren Monsterstern mit rund 100 Sonnenmassen herangewachsen war. Dann kam es zu Schwerkraft-Turbulenzen, die den ausgesaugten Sternenkern weiter nach außen schleuderten, während der bisherige Außenstern nach innen driftete. Das löste dann die Katastrophe aus: Der ehemalige Außenstern stürzte in den "Monsterstern" und es kam zur Explosion.

Durch die Verschmelzung waren genügend Material und Energie vorhanden, um trotz Auswurf von mehr als zehn Sonnenmassen noch einen Rest übrig zu lassen. Erhalten blieben ein großer Stern, der bei der explosiven Verschmelzung entstand und der Sternenkern, der damals nach außen katapultiert worden ist. ( Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2018)
(Space Telescope Science Institute, Gemini Observatory , 07.08.2018 - NPO)
 
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